全液壓集裝箱空箱堆高機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)研究

趙 頓 ， 張力平 ，2，郭鵬程

（1.長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西 西安 710068；2.長(zhǎng)安大學(xué)公路養(yǎng)護(hù)裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710068）

0 引言

集裝箱堆高機(jī)是集裝箱運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，其英文名稱為Container handing lift trucks[1]，因此也可以直譯為集裝箱作業(yè)叉車(chē)。目前，集裝箱作業(yè)叉車(chē)按動(dòng)力分為內(nèi)燃叉車(chē)和電動(dòng)叉車(chē)，集裝箱作業(yè)叉車(chē)按類(lèi)型可分為集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)、集裝箱重箱作業(yè)叉車(chē)和集裝箱進(jìn)箱作業(yè)叉車(chē)，集裝箱空箱作業(yè)叉車(chē)就是在通用叉車(chē)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展過(guò)來(lái)的。

集裝箱空箱堆高機(jī)廣泛用于港口碼頭、鐵路公路運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站、城市物流中心及堆場(chǎng)內(nèi)集裝箱空箱的堆垛和轉(zhuǎn)運(yùn)，其具有堆碼層數(shù)高、堆垛和搬運(yùn)速度快、作業(yè)效率高、機(jī)動(dòng)靈活及節(jié)約場(chǎng)地等特點(diǎn)。隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易出口量增加，我國(guó)的集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)也在蓬勃發(fā)展。因此，對(duì)集裝箱港口設(shè)備的需求也將不斷增加，港口設(shè)備集裝箱空箱堆高機(jī)發(fā)展前景良好。目前，各大集裝箱堆高機(jī)生產(chǎn)廠可生產(chǎn)起升高度達(dá)23 m、堆碼層數(shù)9層的集裝箱空箱堆高機(jī)。

集裝箱空箱堆高機(jī)的行駛系統(tǒng)主要有機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和靜液壓傳動(dòng)三種形式，其中機(jī)械傳動(dòng)和液力傳動(dòng)的傳動(dòng)路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)→變矩器（或離合器）→變速器→傳動(dòng)器→驅(qū)動(dòng)橋→平衡箱→驅(qū)動(dòng)輪。而靜液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)路線是：發(fā)動(dòng)機(jī)→聯(lián)軸器→行駛泵→液壓馬達(dá)→減速平衡箱→驅(qū)動(dòng)輪[2]。對(duì)比以上兩種傳動(dòng)方式，靜液壓傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)主要由液壓泵和液壓馬達(dá)組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，便于車(chē)輛總體布局；發(fā)動(dòng)機(jī)功率在行走系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)間的自動(dòng)分配，可使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得以充分發(fā)揮。與機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)堆高機(jī)相比，靜液壓傳動(dòng)堆高機(jī)可以輸出大的推力或大扭矩，可以實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動(dòng)；靜液壓傳動(dòng)能很便捷地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且可以在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)速。

集裝箱空箱堆高機(jī)在集裝箱運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)中占有極為重要的地位，開(kāi)展對(duì)于集裝箱空箱堆高機(jī)的技術(shù)研發(fā)具有重要的市場(chǎng)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。集裝箱空箱堆高機(jī)主要由車(chē)架、動(dòng)力系統(tǒng)、行駛機(jī)構(gòu)、工作裝置、行駛傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置傳動(dòng)系統(tǒng)、控制與操作系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等組成，其中液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)一款集裝箱空箱堆高機(jī)的關(guān)鍵，因此，本文以全液壓堆高機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 國(guó)內(nèi)外集裝箱空箱堆高機(jī)發(fā)展概況

1.1 國(guó)外集裝箱空箱堆高機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外的叉車(chē)發(fā)展比較早，從美國(guó)克拉克公司在1932年設(shè)計(jì)并生產(chǎn)第一臺(tái)叉車(chē)起，至今已經(jīng)有80多年的歷史。目前，國(guó)際上專業(yè)化生產(chǎn)集裝箱堆高機(jī)的廠家主要有：瑞典的卡爾瑪（Kalmar）、意大利的范特斯（Fantuzzi）、意大利的CVS、德國(guó)的林德（Linde）和美國(guó)的海斯特（Hyster）等[3]。表1列出了國(guó)外廠家主要生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機(jī)的技術(shù)參數(shù)。

表1 國(guó)外廠家主要生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機(jī)的技術(shù)參數(shù)

國(guó)外的堆高機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主要還是液力機(jī)械傳動(dòng)，因?yàn)檫@種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)力輸出平穩(wěn)以及保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單，并且液力機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)比機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，同時(shí)，國(guó)外機(jī)械行業(yè)發(fā)展比國(guó)內(nèi)早，國(guó)外制造出的液力變矩器性能更好，所以國(guó)外主要發(fā)展液力機(jī)械傳動(dòng)方式[4-7]。國(guó)外各叉車(chē)公司通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)提高堆高機(jī)的工作效率和節(jié)能環(huán)保性能，并且利用智能控制技術(shù)來(lái)確保車(chē)輛的安全和操作便利性[8-10]。

1.2 國(guó)內(nèi)集裝箱空箱堆高機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)叉車(chē)工業(yè)起始于20世紀(jì)50年代末，由大連叉車(chē)總廠在1958年生產(chǎn)了第一臺(tái)叉車(chē)，該叉車(chē)是仿制蘇聯(lián)的。從20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始，全行業(yè)先后組織了兩次聯(lián)合設(shè)計(jì)，各叉車(chē)廠紛紛引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。

目前，國(guó)內(nèi)大型的集裝箱堆高機(jī)生產(chǎn)廠商主要有：三一、徐工、大連叉車(chē)總廠、安徽合力股份有限公司和衡陽(yáng)三創(chuàng)機(jī)械有限公司等。表2列出了國(guó)內(nèi)主要廠家生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

表2 國(guó)內(nèi)主要廠家生產(chǎn)集裝箱空箱堆高機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

國(guó)內(nèi)主流的堆高機(jī)傳動(dòng)方式為液力機(jī)械傳動(dòng)，但是由于國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)起步較晚，國(guó)內(nèi)的液力變矩器技術(shù)主要還是引進(jìn)國(guó)外的公司的，因此發(fā)展靜液壓傳動(dòng)的集裝箱堆高機(jī)具有重要的意義。靜液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)效率沒(méi)有液力機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)高，但是由于靜液壓傳動(dòng)操作方便，在總體工作效率上比前兩者要高，并且目前智能化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，靜液壓傳動(dòng)的堆高機(jī)在無(wú)人駕駛和集群控制方面具有優(yōu)勢(shì)[11]。

2 結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)全液壓集裝箱空箱堆高機(jī)傳動(dòng)現(xiàn)狀作出了總結(jié)，傳統(tǒng)意義的堆高機(jī)效率低下，用人較多，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能控制，國(guó)內(nèi)外的堆高機(jī)現(xiàn)在正朝著無(wú)人化、少人化方向發(fā)展，越來(lái)越具有智能化的特點(diǎn)。